Повышение производительности шлифования отверстий колец подшипников на основе разработки текстурированного инструмента

ВВЕДЕНИЕ 8
Глава 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ПРОЦЕССОВ ШЛИФОВАНИЯ ПОДШИПНИКОВОЙ СТАЛИ
1.1 Шлифование отверстий колец подшипников стандартными кругами со сплошной режущей поверхностью 10
1.2 Шлифование отверстий колец подшипников цельными прерывистыми кругами 12
1.3 Шлифование высокопористыми и крупнопористыми кругами 16
1.4 Шлифование композиционными кругами 18
1.5 Шлифованиесборными текстурированными кругами 19
1.6 Цель и задачи исследования 23
Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ, ШЛИФУЕМЫХ ТЕКСТУРИРОВАННЫМ КРУГОМ
2.1 Расчетная схема формирования отверстия при шлифовании текстурированным кругом 25
2.2 Аналитические зависимости, описывающие геометрию отверстия, шлифуемого текстурированным кругом 30
Глава 3. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ТЕКСТУРИРОВАННОГО ИНСТРУМЕНТА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ШЛИФОВАНИЯ ОТВЕРСТИЙ КОЛЕЦ ПОДШИПНИКОВ
3.1. Описание конструктивной схемы текстурированного шлифовального инструмента 44
3.2 Расчет конструкции текстурированного шлифовального круга 45
3.3 Аэрогидродинамические потоки при работе текстурированного шлифовального инструмента 53
3.4 Шероховатость отверстий, шлифованных текстурированным кругом 62
3.5 Производительность процесса шлифования отверстий колец подшипника, разработанным инструментом 71
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 75
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 76

Весь текст будет доступен после покупки

Важное место металлообработке занимает шлифование труднообрабатываемых материалов, таких как: жаропрочные, высоколегированные, закаленные подшипниковые до высокой твердости стали и сплавы, которые характеризуются интенсивным тепловыделением при обработке. Интенсивное тепловыделение является причиной образования микротрещин, структурных и фазовых изменений, значительных растягивающих и остаточных напряжений в поверхностном слое изделия.
Прижоги, которые возникают в поверхностном слое, являются серьезной угрозой при шлифовании труднообрабатываемых материалов. Данный дефект справедливо относится к наиболее известным и сложным проблемам абразивной обработки. Такие местные изменения структуры поверхностного слоя металла заготовки не допустимы ввиду резкого снижения долговечности изделий, например подшипников качения – в 2,5-3 раза, зубчатых колес – в 2,5-7 раз.
Чтобы обеспечить качественные характеристики поверхностного слоя в условиях металлообрабатывающих заводов, приходится неизбежно снижать режимы шлифования, что в свою очередь приводит к всеобщему снижению производительности предприятия. Также снижение процесса шлифования ведет к неполному технологическому использованию мощностей производства, заложенных в шлифовальное оборудование. Вследствие причины отсутствия действенных рационализаторских предложений по ликвидации возникающих дефектов, заводы и фабрики вынуждены сокращать и без того низкую, ввиду низкой культуры производств, производительность в 1,5-2 раза относительно потенциальных возможностей, заложенных в станках.
Главным фактором, сдерживающим интенсификацию шлифовальных операций на данном этапе развития являются дефекты, образующиеся в процессе шлифования абразивными кругами. Повысить интенсификацию процессов шлифования, а также добиться весомого экономического эффекта, как в области применения металлопродукции, так и в сфере машиностроительных и металлообрабатывающих производств, позволит разработка абразивного шлифовального инструментов и технологии бездефектного шлифования.

Весь текст будет доступен после покупки

ГЛАВА 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ПРОЦЕССОВ ШЛИФОВАНИЯ ПОДШИПНИКОВОЙ СТАЛИ
1.1 Шлифование отверстий колец подшипников стандартными кругами со сплошной режущей поверхностью

Шлифование отверстий колец подшипников выполняется периферией и торцем круга со скорость резания V=30–50 м/с. При такой скорости происходит мгновенный съём элементарного количества металла каждым из режущих абразивных зерен, а также, одновременно с этим, протекает взаимодействие упругой и пластической деформации заготовки с высокими шлифовальными скоростями. При шлифовании труднообрабатываемых сталей, а именно скольжении связки, абразивных зерен по обрабатываемой поверхности со скоростью резания.
Частота вращения шлифовального круга определяется зависимостью 1.1., от которой зависит частота выделения тепловых импульсов, получаемых заготовкой, со стороны каждого режущего абразивного зерна:
f=n_k/60,(1.1)
где nk – рабочая частота вращения шлифовального круга, мин-1.
Величина рабочей частоты вращения n_k для различных видов и способов шлифования находится в интервале примерно от 1000 до 50000 мин-1, именно поэтому частота вращения шлифовального круга является большой величиной в сравнении с другими видами механической обработки, например, торцевым фрезерованием.
Интенсивное тепловыделение в зоне обработки, связано с контактом нескольких десятков абразивных зерен обрабатываемой заготовкой. Температура процесса шлифования снижается с заменой абразива на более мелкую зернистость на с 40 до 25, что объясняется меньшим радиусом закругления зерен у вершины. Однако, возникает большая склонность абразивного круга к притупливанию и наблюдается повышение температуры при дальнейшем уменьшении размеров зерен до 15 и 10.
Чем выше задана скорость шлифования, тем выше выходная производительность процесса и ниже шероховатость, волнистость и другие геометрические показатели шлифованных отверстий, что было установлено отечественными исследованиями, а также исследованиями проводимыми заграницей. В связи с этим, в последнее время в мире выпускают шлифовальное оборудование со скоростью резания 50–80 м/с, что, безусловно, приводит к увеличению образующегося тепла выделяющегося при обработке заготовок.
Во время воздействия высокой температуры на поверхностный слой заготовки, часто возникают различного рода дефекты в виде прижогов, растягивающих остаточных напряжений, фазовых и структурных превращений.
Влияние высокой температуры на отверстие заготовки приводит к расплавлению тонкого поверхностного слоя и наволакиванию металла на режущую поверхность инструмента, его засаливанию и потере режущей способности, необходимости частой правки шлифовальных кругов.
Высокое расходование абразивного материала, ввиду частого удаления накопившегося металла на шлифовальном круге, происходит в восстановительном процессе исправления круга. Также происходит снижение ресурса работы требуемого для данного инструмента, а также повышается расход исправительного алмазного инструмента. Более того, установлено, что по мере уменьшения диаметра режущей поверхности круга на ?20%, скорость резания падает настолько, что процесс шлифования становится малоффективным.
В производственных реалиях шлифовальные круги, которые сильно износились, в большинстве случаев не используются. Однако, использованные круги, при налаженной взаимосвязи с производством по изготовлению абразивов, отправляются обратно, где они измельчаются до мелкой пыли и затем из них изготавливаются новые шлифовальные круги. Зачастую расходы на логистические операции и расходы на переработку износившихся кругов, приводят к большим затратам денежных средств, что влечёт собой нецелесообразность вторичного использования абразивного инструмента. Ввиду выше изложенного, нерациональное использование абразивного материала является еще одним серьезным недостатком сплошных шлифовальных кругов.
Машиностроительные и подшипниковые заводы вынуждены понижать коэффициент полезного действия процесса шлифования сплошными кругами, для формирования качественного поверхностного слоя отверстия после механической обработки шлифованием, что приводит к всеобщей потере производительности технологических операций, к снижению использования максимальных характеристик шлифовального оборудования. Кроме всего прочего, ввиду того что из научно-исследовательских институтов не поступает осмысленных реальных предложений, позволяющих снизить количество бракованных изделий, связанное с возникновением дефектов, производства вынуждены в реальности снижать производительность в 1,5–2 раза предельных возможностей шлифовального оборудования.
При периферийном шлифовании отверстий сплошными абразивными кругами, работающими периферией, невозможно использовать с полной отдачей функциональные свойства смазочно-охлаждающих технологических средств, предназначенных для мгновенного удаления образовавшейся теплоты в зоне контакта. Данная проблема характеризуется малыми скоростями течения смазочно-охлаждающей жидкости по шлифуемым поверхностям, затруднительным локальным подведением СОЖ в место контактирования абразивных зерен с обрабатываемой заготовкой. Также характерной проблемой подвода СОЖ, ввиду особенностей конструкции подводящих, является малая площадь поверхности отверстия, подвергающаяся шлифованию

Весь текст будет доступен после покупки

1. Воронов С.Г. Составные шлифовальные круги / Абразивы. -
М.: ЦБТИ, 1957. - Вып. 18. - С. 96-102.
2. Горбунов Б.И., Гусев В.Г. Уравновешивающие устройства
шлифовальных станков. - М.: Машиностроение, 1986. - 167 с.
3. Гусев В.Г. Сборные абразивные круги: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. - Владимир, 1984. - 32 с.
4. Наддачин В.Б., Кремнев Г.П., Сиротин В.П. Динамические ха¬рактеристики композиционных кругов // Науч. - техн. семинар: Тез. докл. НТК. - Волжский, 1981. - С. 38-40.
5. Орлов П.Н. Алмазно-абразивная доводка деталей. - М.:
НИИ Маш, 1972. - 200 с.
6. Попов С.А., Ананьян Р.В. Шлифование высокопористыми круга¬ми. - М.: Машиностроение, 1980. - 79 с.
7. Ходаков Л.В. Исследование процесса шлифования кругами с прерывистой рабочей поверхностью // Станки и инструмент.-1974.-№ 4.- С.24-26.
8. Худобин Л.В., Бердичевский Е.Г. Техника применения смазочно-охлаждающих средств в металлообработке. -М.:Машиностроение,1977.-189с.
9. Шлифовальные диски с прерывистой рабочей поверхностью / ВЦП,№ -Л-10211.-М.,1985.-10 с.: Ил.-пер. ст. Kacalfk W, Plichta S.
из журнала: Wetkstatt und Betrieb. -1981,- Vol,II6,№ II.-P.681-684.
10. Шлифовальный круг, обеспечивающий предотвращение разрываиобразования прижогов при шлифовании / ВЦПУ» Горьковский филиал. - Пер. заявки 53-3117 ЖИ В24Д:/Ю/Фудзиока Сайки (Япония); Заявл.1975; Опубл. 1978. - I с.

Весь текст будет доступен после покупки